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Unsteady temperature field of surrounding rock mass in high geothermal roadway during mechanical ventilation 被引量:2
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作者 张源 万志军 +2 位作者 顾斌 周长冰 程敬义 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第2期374-381,共8页
To explore the spatial-temporal evolution law of rock mass temperature in high geothermal roadway during mechar^ical ventilation, a series of experiments were conducted based on the physical simulation test system of ... To explore the spatial-temporal evolution law of rock mass temperature in high geothermal roadway during mechar^ical ventilation, a series of experiments were conducted based on the physical simulation test system of thermal and humid environment in high geothermal roadway, which is a method independently developed by China University of Mining and Technology. The results indicate that during ventilation, the disturbed region of the temperature extends gradually from shallow area to deep area in the surrounding rock mass of the roadway. Meanwhile, the temperature increases as the exponential function from shallow area to deep, with steady decrease of the temperature gradient and heat flux. As the ventilation proceeds, the relationship between dimensionless temperature and dimensionless time approximately meets Hill function. 展开更多
关键词 high geothermal mine heat hazard unsteady temperature field evolution law mechanical ventilation
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浅层地温示踪地下水研究进展
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作者 田文通 郭鼎楠 刘琨 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第19期7885-7896,共12页
地下水在生产生活中扮演重要角色,然而,其潜在的地质风险也不容忽视,地下水的变化可能诱发滑坡、泥石流、地面沉降等地质灾害。因此,掌握地下水信息对防灾减灾和合理利用水资源具有极其重要的科学意义。在众多探寻地下水的方法中,利用... 地下水在生产生活中扮演重要角色,然而,其潜在的地质风险也不容忽视,地下水的变化可能诱发滑坡、泥石流、地面沉降等地质灾害。因此,掌握地下水信息对防灾减灾和合理利用水资源具有极其重要的科学意义。在众多探寻地下水的方法中,利用浅层地温示踪地下水是一种极具潜力的技术,对于山体滑坡、泥石流等地质灾害的防治和预警方面,该技术具有重大的应用价值。针对近年来地下水的勘探方法、相关理论研究和新型试验研究方法等方面,梳理了地温反演地下水方法在河流堤坝渗漏、滑坡、地下水探查等方面的相关最新研究进展,通过与传统电法勘探方式的对比分析,分析了当前理论模型和工程勘探实践所面临的新问题,认为今后研究方向应以多场耦合、多参数结合分析地下水规律、搭建地下水动态监测系统及地质灾害预警预报平台等方面作为研究重点,以期为地质灾害防治和水资源管理提供科技支撑。 展开更多
关键词 温度场 温度示踪方法 热方程 1 m地温法
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热流固耦合作用下干热岩地热井套管-水泥环胶结面应力场分析
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作者 赵新波 秦翊玮 +4 位作者 吕健 梁凯 何晓红 赵世军 张立松 《工程科学与技术》 北大核心 2025年第5期66-78,共13页
干热岩是一种新型清洁能源,对其开发利用,能够有效减少碳排放和缓解化石能源短缺问题。在所有井筒系统结构中,套管-水泥环胶结面是较为薄弱的结构,在热流固耦合作用下,套管-水泥环胶结面破裂机理尚不清楚。本文考虑套地层孔隙水压力、... 干热岩是一种新型清洁能源,对其开发利用,能够有效减少碳排放和缓解化石能源短缺问题。在所有井筒系统结构中,套管-水泥环胶结面是较为薄弱的结构,在热流固耦合作用下,套管-水泥环胶结面破裂机理尚不清楚。本文考虑套地层孔隙水压力、套管内注入水与地层之间温差所引起的热载荷、孔隙流体的热渗效应(T-O),建立干热岩地热井套管-胶结面-水泥环-地层组合体热流固耦合模型。通过拉普拉斯变换和逆变换,对模型进行求解,并与已公开发表的温度场数据和径向应力场数据进行比对验证。以青海共和盆地恰卜恰地区干热岩井为工程背景,得到了井筒系统内各界面随时间发展的温度曲线和径向应力曲线,发现套管-水泥环胶结面处的温度在2.3 d左右降低到套管内壁温度,而径向应力开始有短暂的降低后增加,径向应力最小值为6.31 MPa。进一步分析胶结面的热流固耦合参数对干热岩地热井套管-胶结面界面径向应力的影响规律,结果表明:当胶结面的弹性模量、泊松比、T-O系数与水泥环的相应属性相近时,或者较低的地层温度和较小的胶结面孔隙率,均能减小套管-胶结面界面处的径向应力,因而更有利于套管-胶结面-水泥环-地层组合体的完整性。该结论对干热岩地热井保护井筒的完整性具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 干热岩地热井 热流固耦合 套管-水泥环胶结面 应力场 理论解
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三维稳态地温场全信息数值模拟
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作者 戴世坤 田红军 +4 位作者 贾金荣 张莹 朱德祥 赵文学 蒋凡 《地球物理学报》 北大核心 2025年第3期988-1003,共16页
针对常规的数值模拟方法存在计算量大、边界条件近似和难以准确地模拟三维偏微分方程表征的物理信息等问题,本文提出了任意起伏地形下的一种高效、高精度的全信息数值模拟方法.该方法沿水平方向(-∞,+∞)进行二维全信息傅里叶变换,将三... 针对常规的数值模拟方法存在计算量大、边界条件近似和难以准确地模拟三维偏微分方程表征的物理信息等问题,本文提出了任意起伏地形下的一种高效、高精度的全信息数值模拟方法.该方法沿水平方向(-∞,+∞)进行二维全信息傅里叶变换,将三维偏微分方程转化为不同波数下的一维常微分方程进行求解,减少了计算量及存储需求,不同波数之间常微分方程相互独立,具有高度并行性.保留垂向为空间域并引入行波分解,消除了上下边界对模拟区域的影响,具有严格的上下边界条件,且每个垂向深度对应的水平网格任意,具有分辨率高,剖分灵活等特点.水平方向采用二维全信息傅里叶变换,获得异常场的正确波数谱信息,再对异常场所有的波数谱信息进行二维全信息逆变换,从而得到空间域的异常场.该方法在水平方向不存在截断效应,相对于标准FFT和Gauss-FFT,没有丢掉任何波数谱信息;每个单元利用一维形函数的高精度解和傅里叶变换的高效性,实现了高效、快速和准确地模拟三维偏微分方程描述的物理信息.本文设计棱柱体,对比数值解与解析解结果,验证了本文算法的正确性,分析异常场的波数谱分布特征,总结波数选取规律,同时对比本文算法与有限单元法、Gauss-FFT的计算精度与效率.设计高、低热导组合模型,进一步讨论边界条件的影响.最后设计任意起伏地形,说明本文算法对任意复杂地形下的适应性,为任意复杂条件大规模、高效、精细化反演成像、定量解释和人机相互解释奠定了基础. 展开更多
关键词 三维稳态地温场 全信息正反变换 波数谱信息 全信息数值模拟 任意起伏地形
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冀中坳陷高阳地热田水文地球化学特征及其对地热成因的约束 被引量:1
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作者 赵子锐 张薇 +3 位作者 王贵玲 邢林啸 张汉雄 赵佳怡 《中国地质》 北大核心 2025年第1期246-263,共18页
【研究目的】高阳地热田赋存丰富的中低温地热资源,地热流体水文地球化学研究是认识深部地热水循环过程、揭示地热系统成因机制的有效手段。【研究方法】通过对高阳地热田地热水样品的水化学及同位素数据的分析,研究深部地热水的形成与... 【研究目的】高阳地热田赋存丰富的中低温地热资源,地热流体水文地球化学研究是认识深部地热水循环过程、揭示地热系统成因机制的有效手段。【研究方法】通过对高阳地热田地热水样品的水化学及同位素数据的分析,研究深部地热水的形成与演化过程。【研究结果】碳酸盐岩热储水化学类型为Cl–Na型,砂岩热储水化学类型为HCO_(3)·Cl–Na和Cl·HCO_(3)–Na型,地热水中的离子组分主要受盐岩、碳酸盐岩的溶解以及阳离子交替吸附作用控制。地热水接受太行山和燕山山区大气降水补给,补给高程在759.12~1092.33 m。雾迷山组热储温度为102~154℃,热循环深度为2524~4020 m;馆陶组热储温度为61~84℃,热循环深度为1357~2024 m。【结论】高阳地热田雾迷山组热储水样γNa^(+)/γCl^(–)小于馆陶组热储,γSO_(4)^(2–)/γCl^(–)和γCl^(–)/(γHCO_(3)^(–)+CO_(3)^(2–))大于馆陶组热储,说明雾迷山组热储相比于馆陶组热储变质程度更高,封闭性更好,地热水循环速度更缓慢,盐化程度更高。深部热储的热量一部分通过热水沿断裂通道以热对流的方式向上传递,另一部分通过岩石以热传导的方式向上传递,形成对流−传导型地热系统。 展开更多
关键词 冀中坳陷 高阳地热田 水文地球化学 氢氧同位素 热储温度 地热勘查工程
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青海共和盆地温度场特征、干热岩成因及资源潜力 被引量:1
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作者 张林友 李旭峰 +7 位作者 朱贵麟 张盛生 张超 王璜 冯庆达 许文豪 牛兆轩 邓志辉 《中国地质》 北大核心 2025年第2期399-415,共17页
【研究目的】位于青藏高原东北缘的共和盆地干热岩体是近年来我国内陆地区深层高温地热探测的重要发现之一,其成因机制一直备受争议,是研究的热点内容。现今热状态是盆地地热地质研究的重要内容,对深入理解高温地热分布规律及成藏机理... 【研究目的】位于青藏高原东北缘的共和盆地干热岩体是近年来我国内陆地区深层高温地热探测的重要发现之一,其成因机制一直备受争议,是研究的热点内容。现今热状态是盆地地热地质研究的重要内容,对深入理解高温地热分布规律及成藏机理具有重要的意义。【研究方法】本文基于地球物理探测和钻井测温资料,分析了共和盆地基底结构特征与高温地热分布规律。采用数值模拟方法,初步获取了盆地近东西向二维温度场剖面,在此基础上,评估了干热岩资源潜力并对干热岩成藏要素进行了讨论。【研究结果】共和盆地干热岩地热资源丰富,5 km以浅资源量估算为2.48×10^(21) J。盆地温度场东西向存在显著差异,变化规律与盆地基底埋深起伏特征相类似,盆地东北部新街—瓦里关隆起带周缘地区具有较好的地热地质条件。【结论】在综合前人研究基础上,我们认为,共和盆地深部部分熔融持续供热,放射性花岗岩体增温导热,新构造抬升剥蚀释热控热,沉积盖层保温聚热多种因素的影响,共同导致了盆地现今东西向差异明显的温度场特征和干热岩体的成藏就位。 展开更多
关键词 温度场 干热岩 成因模式 资源潜力评价 地热地质调查工程 共和盆地 青海省
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海南龙沐湾地热田同位素特征及其指示意义
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作者 王晓林 杨永鹏 +3 位作者 杨峰 柳长柱 李信 黄照杰 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第20期8371-8378,共8页
为查明龙沐湾地热田的地温场、水化学及补给来源等特征,分析地热田成因模式。利用水文地球化学、同位素及地温测量等方法,结合区域地质特征,系统分析龙沐湾地热田水化学特征、热储温度、补给来源,初步构建龙沐湾地热田成因概念模型。结... 为查明龙沐湾地热田的地温场、水化学及补给来源等特征,分析地热田成因模式。利用水文地球化学、同位素及地温测量等方法,结合区域地质特征,系统分析龙沐湾地热田水化学特征、热储温度、补给来源,初步构建龙沐湾地热田成因概念模型。结果表明:龙沐湾地热田孔隙型层状热储地温梯度5.23~8.25℃/100 m,裂隙型带状热储地温梯度1.47~4.50℃/100 m,深部热储温度87~115℃,地热流体循环深度可达960~2298 m。地热流体水化学类型为HCO_(3)-Na·Ca和Cl·HCO_(3)-Na型,主要补给来源为大气降水,计算补给高程为421~597 m,推断补给区域为尖峰岭腹地。同位素年龄结果表明:地热水形成年龄超过6000 a,具有补给路径长、径流缓慢的特点。 展开更多
关键词 地热田 地温梯度 同位素 地热温标 龙沐湾 海南
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塔里木盆地顺托果勒地区深层地温场特征
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作者 廖珂琰 邱楠生 +4 位作者 常健 李丹 李慧莉 马安来 李竞赢 《新疆石油地质》 北大核心 2025年第2期163-171,共9页
塔里木盆地具有较低的地表热流,地层温度差异显著,为了明确盆地中部顺托果勒地区深层地温场特征及控制因素,利用顺托果勒及周缘地区33口井的系统稳态测温数据,研究了地温梯度和深层温度分布特征。在此基础上,对比了沉积地层岩石热物性,... 塔里木盆地具有较低的地表热流,地层温度差异显著,为了明确盆地中部顺托果勒地区深层地温场特征及控制因素,利用顺托果勒及周缘地区33口井的系统稳态测温数据,研究了地温梯度和深层温度分布特征。在此基础上,对比了沉积地层岩石热物性,及其对热流和温度的影响,结合地球物理资料,构建了地壳分层结构模型,并计算了地壳热流密度。结果表明:顺南、顺托和顺北地区0—5 km平均地温梯度分别为22.5℃/km、20.0℃/km和18.6℃/km,8 km深度处平均地层温度分别约为200℃、175℃和135℃,表现出显著的地温场差异;地壳结构的差异造成了地壳热流的差异,地壳结构是研究区地温场差异的主要控制因素,沉积地层岩石热物性对地温场的影响并不显著;上新世以来顺北地区的快速沉积作用和顺南地区深部热液活动未对现今地温场造成影响。 展开更多
关键词 塔里木盆地 顺托果勒地区 深层 地温场 热流 热物性 地壳结构
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川西德西村地热水的成因分析——基于水文地球化学和音频大地电磁的方法 被引量:1
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作者 刘祥 吕国森 +4 位作者 骆志红 贾志泉 张云辉 赵鹏涛 王斯 《地质论评》 北大核心 2025年第1期341-353,共13页
为揭示川西白玉县德西村地热水的成因机制。本研究基于德西村6组和周边12组地热水的水化学数据,综合利用水化学、同位素、地热温度计、音频大地电磁等方法探究了德西村地热水的成因机制。结果显示:德西村地热水为以地温梯度和断层摩擦... 为揭示川西白玉县德西村地热水的成因机制。本研究基于德西村6组和周边12组地热水的水化学数据,综合利用水化学、同位素、地热温度计、音频大地电磁等方法探究了德西村地热水的成因机制。结果显示:德西村地热水为以地温梯度和断层摩擦生热增温为主要热源的岩溶型热水,补给来源为东侧高程4073~4162 m处的大气降水和冰雪融水,水化学类型主要为HCO_(3)^(-)—Na^(+)·Ca^(2+)型,主要水化学过程为碳酸盐矿物的溶解和阳离子交换作用,与其周边热水的水化学特征差异显著。德西村地热水地处杂马岗向斜南西翼,受德西村断裂与杂马岗向斜控制,岩溶裂隙和溶蚀孔洞以及上下两套千枚岩、板岩为主的隔水层组成了地热水的运移通道,其循环深度约1284~1576 m,热水在运移过程中受西侧德西村逆冲断裂阻断,沿次级断裂和张性、脆性等构造破碎带向上传递,在碳酸盐岩与碎屑岩互层的岩溶裂隙层中富集形成温度约为75.0~89.6℃的热储。本次研究成果可为川西白玉县地热资源的开发利用提供有力支撑。 展开更多
关键词 白玉县德西村地热水 水—岩作用 氢—氧同位素 音频大地电磁 成因模型
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琼西南九所地热田水文地球化学特征及成因 被引量:2
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作者 周艺颖 欧阳正平 +7 位作者 徐子东 王文梅 杨勇昌 王江思 黄泽佼 马荣林 梁海艳 林毅 《地质科技通报》 北大核心 2025年第1期216-228,共13页
海南岛地热资源丰富,以往的地热勘查大多停留在生产层面,而对地热水化学成分的来源、水-岩作用、多方法评价热储温度和地热田成因机制等未深入研究。基于前人资料的深入分析,可以加深对成因机制的认识,为地热田开发提供参考。利用离子... 海南岛地热资源丰富,以往的地热勘查大多停留在生产层面,而对地热水化学成分的来源、水-岩作用、多方法评价热储温度和地热田成因机制等未深入研究。基于前人资料的深入分析,可以加深对成因机制的认识,为地热田开发提供参考。利用离子的比值及相关性、Piper图、F−浓度分布图、硅-焓图解与SiO_(2)混合模型和硅-焓方程法,探讨了九所地热田热水化学组分的来源、阳离子交换、F^(−)成因、热储温度和循环深度,提出了成因概念模型。结果显示:热水化学类型为SO_(4)·HCO_(3)-Na型;SO_(4)^(2-)主要源于安山岩、流纹岩区硫化物氧化;含F矿物溶解、离子交换是F−浓度的控制因素;热储温度99~169℃,冷水混合比例80%~93%,冷、热水混合前蒸汽损失的质量分数约10%;循环深度1.8~3.8 km。概念模型揭示:热水沿构造运移,从花岗岩区流向安山岩、流纹岩区,同时汲取热能,发生矿物溶滤和离子交换,导致F^(−)、SO_(4)^(2−)等组分浓度改变,引起水化学类型演化,在水力差和浮力差双重驱动下上升,于地下浅部与孔隙冷水混合存储于沉积盖层之下形成地热田。关于琼西南地热田的热源是否存在幔源热的问题目前没有充分证据,需进一步深入研究。 展开更多
关键词 九所地热田 地热水化学成分 离子交换 热储温度 热水成因模型
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热盆环境对页岩油快速成熟演化的影响——以松辽盆地齐家古龙凹陷为例
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作者 付秀丽 常健 +6 位作者 唐博宁 朱传庆 李潇 黄越 苏杨鑫 徐庆霞 蒙启安 《地球物理学报》 北大核心 2025年第1期182-198,共17页
松辽盆地上白垩统青山口组和嫩江组地层中发育大量优质页岩,其内部页岩油预测储量巨大,被称为“古龙页岩油”,其中齐家古龙凹陷青山口组地层是松辽盆地页岩油勘探重点.温度是页岩成熟演化最重要的因素,然而,松辽盆地的热盆环境对页岩油... 松辽盆地上白垩统青山口组和嫩江组地层中发育大量优质页岩,其内部页岩油预测储量巨大,被称为“古龙页岩油”,其中齐家古龙凹陷青山口组地层是松辽盆地页岩油勘探重点.温度是页岩成熟演化最重要的因素,然而,松辽盆地的热盆环境对页岩油成熟的影响程度尚不清楚.为了理清松辽盆地齐家古龙凹陷古地温场演化特征及其对古龙页岩成熟过程的影响,本文以镜质体反射率(Ro)作为约束条件,利用盆地模拟软件和Easy%Ro动力学模型恢复了研究区多口钻井的埋藏史-热史-生烃史,进而揭示了页岩热成熟演化过程.热史模拟结果揭示齐家古龙凹陷青山口组地层自沉积后地层温度快速升高,在明水组末期(约65 Ma)达到最大古地温,之后受地层抬升作用影响而逐渐冷却.生烃史模拟结果揭示出齐家古龙凹陷青山口组页岩在嫩江组时期(83~72 Ma)进入生烃门限,在约55 Ma时成熟度达到最大.其中,齐家古龙凹陷中部达到高成熟阶段,而凹陷南部和北部分别进入中-高成熟和中-低成熟阶段.古地温场控制着页岩热成熟度演化开始时间和最终状态.松辽盆地青山口组页岩生烃过程可划分为两个阶段:从嫩江组末期至明水组末期的高古地温梯度造成页岩快速深埋增温,页岩快速成熟生油;嫩江组末期之后,地层保持在一定较高温度范围内,页岩热成熟度缓慢增加.齐家古龙凹陷青山口组地层受古地温梯度高和古埋深大的影响,页岩热演化程度最高,成为松辽盆地最重要的页岩油勘探与开发区.和国内外其他盆地相比,松辽盆地热盆环境对齐家古龙凹陷页岩油快速成熟演化具有重要的催化促进作用.本研究成果可为古龙页岩油成藏研究和勘探开发提供理论依据. 展开更多
关键词 松辽盆地 页岩油 埋藏史-热史-生烃史 古地温场 生烃模式
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土体热力学性质及本构关系研究综述
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作者 刘红 肖宇 +1 位作者 肖杨 吴焕然 《土木与环境工程学报(中英文)》 北大核心 2025年第3期21-35,共15页
随着可再生能源和地源热泵技术的不断发展,浅层地热能的开发逐渐成为学者们重点研究的课题之一,但其理论研究远远落后于工程应用,尤其是土体在应力场和温度场复杂耦合作用下的力学机理研究尚不成熟。对于砂土、黏土、粉土等单一土体,学... 随着可再生能源和地源热泵技术的不断发展,浅层地热能的开发逐渐成为学者们重点研究的课题之一,但其理论研究远远落后于工程应用,尤其是土体在应力场和温度场复杂耦合作用下的力学机理研究尚不成熟。对于砂土、黏土、粉土等单一土体,学者们从温控试验和本构理论两方面展开研究,取得了一系列成果,对土体的热力学特性有一定认识。为了更全面深入地认识土体的热力学特性,使热本构模型在能源工程中更贴合实际地进行推广和应用,首先概述土体热力学性质的试验研究现状,随后,重点综述基于不同理论框架建立的土体热力学本构关系研究进展和现状,阐述热力学本构关系在实际工程中的应用,最后,针对目前存在的问题,提出进一步研究的建议,讨论并展望土体热力学本构关系的研究发展趋势。 展开更多
关键词 地热能 地源热泵 应力场 温度场 本构关系 温控试验
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基于水-热-化耦合数值模拟的地热田开发方案优化设计--以河北雄安新区岩溶热储为例
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作者 刘健 曹强 +3 位作者 任小庆 卢星辰 刘一茗 杨宝林 《石油实验地质》 北大核心 2025年第2期406-416,共11页
为优化河北雄安新区岩溶热储的地热资源开发方案,在构建三维地质模型的基础上,对地热田开采状态进行水—热—化多场耦合数值模拟。通过敏感性分析,探讨开采时间、采灌流量、井距、回灌温度和回灌率等关键参数对地热田开发效果的影响。... 为优化河北雄安新区岩溶热储的地热资源开发方案,在构建三维地质模型的基础上,对地热田开采状态进行水—热—化多场耦合数值模拟。通过敏感性分析,探讨开采时间、采灌流量、井距、回灌温度和回灌率等关键参数对地热田开发效果的影响。结果表明,地热井开采时间延长会导致温度下降和热突破现象,在现有开发场景下,100年开采周期内雄县及容城地区部分地热井温度下降可达4℃。减少开采流量或增加井距能有效延缓热突破,延长地热田寿命。在雄县地区,建议井距保持在500~600m。回灌温度对地热田整体温度场影响不大,但降低回灌温度可提高热利用率。回灌率对地下水位影响显著,100%回灌率能维持地下水位稳定,而90%回灌率会导致地下水位持续下降。总之,合理调整开采周期、采灌流量、井距和回灌策略,可以有效延长地热田的使用寿命,并提高资源利用效率。 展开更多
关键词 地热田开发方案 水—热—化耦合数值模拟 岩溶热储 雄安新区
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海南岛岩石热物性特征及其对地温场的影响
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作者 李科甫 朱传庆 +3 位作者 马钊 杨俊生 苏宏 邢书頔 《地质学报》 北大核心 2025年第5期1755-1772,共18页
岩石热物性是影响区域地温场的基本参数,对研究地温场和地热资源量评估有着重要作用。为了定量认识岩石热物性特征和其对地温场的影响,对海南岛野外露头样品进行热物性测试,得到了62个岩石热导率数据,57个岩石生热率数据,并系统分析海... 岩石热物性是影响区域地温场的基本参数,对研究地温场和地热资源量评估有着重要作用。为了定量认识岩石热物性特征和其对地温场的影响,对海南岛野外露头样品进行热物性测试,得到了62个岩石热导率数据,57个岩石生热率数据,并系统分析海南岛岩石热物性特征以及岩石热物性差异对地温场的影响,为区域地热相关领域研究提供新的资料与参考。研究结果表明:①海南岛三类岩石热物性存在差异。对于热导率,所有样品热导率范围为1.03~7.02 W/(m·K),其中变质岩平均热导率最高(3.16±1.41 W/(m·K)),沉积岩次之(2.53±0.80 W/(m·K)),火成岩最低(2.40±0.74 W/(m·K));对于生热率,所有样品生热率范围为0.03~6.12μW/m^(3),其中火成岩平均生热率最高(2.68±1.68μW/m^(3)),沉积岩次之(1.90±0.92μW/m^(3)),变质岩最低(1.10±0.95μW/m^(3))。②不同物性参数与热导率表现出不同的相关性。孔隙度与热导率呈负相关关系,密度与热导率则呈正相关关系。岩石进行饱水校正之后,热导率值增加了1%~79%,平均增加率为17%±16%,针对海南岛地区,建立了符合海南岛地区的饱水校正经验公式。③岩石放射性元素产热贡献及其与生热率关系存在差异。岩石中U和Th为主要产热元素,并且均与生热率呈线性正相关;而K的产热贡献相对较低,其与生热率之间的正相关性也明显弱于U和Th。④岩石热物性影响了地层温度分布和地热差异聚集。岩石饱水性对热导率具有较大影响,在温度场模拟中应予以考虑。 展开更多
关键词 热导率 生热率 地温场 海南岛 放射性生热元素
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海洋深层钻井关键理论与技术发展现状及展望
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作者 孙友宏 徐良 +4 位作者 薛启龙 王欢欢 徐绍涛 唐玄 曹龙龙 《石油钻探技术》 北大核心 2025年第3期1-10,共10页
为破解海洋深层油气资源高效开发面临的安全钻进与提速增效难题,系统梳理了国内外海洋深层钻井技术研究进展,通过文献调研与工程案例分析,揭示了海洋深层钻井的核心技术瓶颈与发展路径。研究表明,深海钻井面临储层高温高压、硬岩地层破... 为破解海洋深层油气资源高效开发面临的安全钻进与提速增效难题,系统梳理了国内外海洋深层钻井技术研究进展,通过文献调研与工程案例分析,揭示了海洋深层钻井的核心技术瓶颈与发展路径。研究表明,深海钻井面临储层高温高压、硬岩地层破岩效率低、所取岩心质量差、井眼轨迹控制难等共性挑战;当前技术体系在地温场预测、耐高温破岩工具、长筒取心装置及导向钻井系统等方面取得阶段性突破,但在高温碎岩机理认知、智能钻测控装备、长效井壁稳定等领域仍存在明显短板。基于全生命周期工程需求,提出了5大攻关方向:建立井筒多场耦合温度预测模型,研发PDC/孕镶齿复合破岩工具与井底动力驱动取心系统,构建全机械式耐高温井斜测控结构,开发高封堵强抑制钻井液体系。研究结果可为我国海洋深层油气安全高效开发提供系统的技术发展框架与工程实践指导。 展开更多
关键词 海洋深层钻井 地温场 高温碎岩机理 破岩工具 取心工具 井斜控制 钻井液
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帕米尔高原岩石圈地幔热-流变特征及其东北缘热结构分析——第三次新疆综合科学考察地热科考成果之一
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作者 张健 孔彦龙 《地球物理学报》 北大核心 2025年第1期199-212,共14页
帕米尔高原是全球研究板块碰撞与盆山耦合过程、板内变形与构造地貌、活动构造与现代地震、壳幔结构与动力学演化等地球科学基本理论问题的重点地区.近年来,帕米尔高原东北缘塔什库尔干河谷一系列中/高温地热田及井口混合水汽温度达144... 帕米尔高原是全球研究板块碰撞与盆山耦合过程、板内变形与构造地貌、活动构造与现代地震、壳幔结构与动力学演化等地球科学基本理论问题的重点地区.近年来,帕米尔高原东北缘塔什库尔干河谷一系列中/高温地热田及井口混合水汽温度达144℃自喷地热井的新发现,将该区构造-地热学研究推向了新的高潮.在第三次新疆综合科学考察地热野外科考基础上,依据2010-2024年间新疆地矿局第二水文工程地质大队地热普查、钻探资料,本文利用地震剪切波、重力位球谐系数、磁异常谱分析,计算了帕米尔高原岩石圈地幔热-流变结构,以及东北缘地壳温度结构,为该区理论地热学研究和地热资源开发利用提供基本依据.计算结果表明:帕米尔高原地幔100 km深度的平均温度为1250℃,200 km深度的平均温度为1540℃. 200 km深度是地幔对流活动的主要区域,该深度地幔温度快速升高,地幔流切向应力场呈“挤压”与“拉张”相间的格局,是造成帕米尔高原西侧挤压-左旋走滑构造域、北侧挤压-右旋走滑构造域、东北缘伸展-右旋走滑构造域的主要原因.帕米尔高原东北缘莫霍面平均温度为1078℃,远高于岩石圈单纯剪切变形所需的650℃.横穿塔县盆地、曲曼地热田、塔什库尔干断层的综合地球物理反演剖面上,有一个中心温度达1200℃的高温区位于塔县盆地莫霍面之下.高温区之上是一个呈垂直柱状分布的V_(p)/V_(s)低值区,对应高温高孔隙(裂隙)区,深部活动热流体沿其西侧高温通道直达居里面,并在浅层顺着伸展-右旋走滑构造域主要活动构造上升、与浅表层地下水交换热量形成温泉.综合判断:帕米尔高原东北缘活动正断层是地表水下渗进入地下接受深部热源的热量、形成地热资源的重要条件.该区冷、热交换深度较浅,不存在地热水沿断层深循环加热的地热地质条件,深部地热资源勘查或干热岩勘查需要重点关注来自地幔的“羽状”高温热液活动. 展开更多
关键词 帕米尔高原 地幔流应力场 曲曼地热田 壳幔温度结构 地幔热液活动
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MT与WFEM二维联合反演在山西大同地热区的应用
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作者 谢子豪 陈宇峰 +3 位作者 刘磊 周文龙 廖卫阳 杨鑫 《地质科技通报》 北大核心 2025年第4期368-378,共11页
地热能凭借其稳定性、经济性等优势已成为新型清洁能源体系构建的关键方向。电磁法作为解析地热系统电性结构的核心地球物理手段,其方法体系呈现显著互补特征:大地电磁法(magnetotelluric,简称MT)利用天然交变电磁场,具有探测深度大、... 地热能凭借其稳定性、经济性等优势已成为新型清洁能源体系构建的关键方向。电磁法作为解析地热系统电性结构的核心地球物理手段,其方法体系呈现显著互补特征:大地电磁法(magnetotelluric,简称MT)利用天然交变电磁场,具有探测深度大、对深部低阻异常体灵敏等特点,但极易受到电磁环境噪声的影响;广域电磁法(wide-field electromagnetic method,简称WFEM)采用人工场源,抗干扰性能强、对浅部异常体及细小断裂分辨率较高。为充分发挥MT和WFEM的优势互补效应,采用二维联合反演方法,探讨了MT与WFEM联合反演在地热勘探过程中的可行性和有效性。理论模型合成数据测试表明,相比于单独反演结果,MT与WFEM二维联合反演能够更为清晰地刻画地热系统的盖层及热储层分布特征。最后,对山西大同地热区实测MT及WFEM数据分别单独反演和联合反演,并进行了对比分析。研究结果显示联合反演结果要显著优于MT或WFEM单独反演结果,有助于圈定出地热系统的重要组成部分。根据联合反演所得的电阻率分布结构,结合测区地质及其他资料,推断出了该地区地热系统的概念模型。 展开更多
关键词 地热勘探 地热系统 大地电磁法 广域电磁法 二维联合反演 山西大同
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鲁中南典型地热区地热水氟分布特征及其驱动机制 被引量:2
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作者 李曼 张薇 +3 位作者 廖煜钟 刘峰 魏帅超 何雨江 《地质科技通报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期36-47,共12页
山东省鲁中南典型地热区主要包括沂沭断裂带地热区和鲁中隆起地热区,为了探明研究区地热水氟分布特征及其富集规律,综合运用水化学图解、地球化学模拟和主成分分析等方法,分析沂沭断裂带地热区和鲁中隆起地热区地热水水化学数据。结果表... 山东省鲁中南典型地热区主要包括沂沭断裂带地热区和鲁中隆起地热区,为了探明研究区地热水氟分布特征及其富集规律,综合运用水化学图解、地球化学模拟和主成分分析等方法,分析沂沭断裂带地热区和鲁中隆起地热区地热水水化学数据。结果表明:研究区地热水以Na-Ca-Cl型、Na-Ca-SO_(4)-Cl型和Na-Cl^(-)SO 4型为主,基本为弱碱性水,优势阳离子为Na^(+),氟质量浓度在0.38~4.5 mg/L之间,富钠弱碱性环境有利于地热水中氟的富集。地热水中F-质量浓度与Na^(+)、Cl^(-)和总溶解固体(TDS)质量浓度呈显著正相关,而沂沭断裂带地热水样中F-质量浓度还与K^(+)、SO_(4)^(2-)质量浓度呈显著正相关,与Mg^(2+)和HCO_(3)质量浓度呈显著负相关;鲁中隆起地热区地热水中阳离子交换作用较沂沭断裂带地热区更为强烈,Na^(+)反应强度明显强于Mg^(2+)。鲁中隆起地热区和沂沭断裂带地热区均为裂隙型热储,热储岩性分别为石灰岩、灰岩热蚀变带和安山岩破碎带,水岩作用强烈。研究区地热水中氟离子的物质来源主要为萤石等含氟矿物的溶解沉淀,受控于阳离子交换等水岩相互作用影响,最终形成高氟地热水,其中高温和富钠对研究区地热水中氟离子富集影响较大。研究成果为地热资源开发利用提供了参考。 展开更多
关键词 鲁中隆起地热区 沂沭断裂带地热区 地热水 水岩作用 驱动机制 裂隙型热储
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智慧地热田技术研究现状与系统构建方案 被引量:4
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作者 李根生 宋先知 +2 位作者 石宇 王高升 黄中伟 《石油勘探与开发》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期899-909,共11页
针对地热开发中智能化技术应用面临的关键难题,构建了地热开发智能化应用场景,总结并分析了各场景下智能化技术研究现状和存在的挑战,提出智慧地热田系统构建方案。智慧地热田是地热开发工程与人工智能等先进技术的有机融合。目前智慧... 针对地热开发中智能化技术应用面临的关键难题,构建了地热开发智能化应用场景,总结并分析了各场景下智能化技术研究现状和存在的挑战,提出智慧地热田系统构建方案。智慧地热田是地热开发工程与人工智能等先进技术的有机融合。目前智慧地热田技术尚处在探索阶段,在热储智能表征、热储动态智能仿真、开发方案智能优化和地热开发智慧管理等应用场景下开展了探索应用,但仍面临计算成本高、实时响应困难、结果多解且模型依赖性强、动态多约束实时优化难度大以及多源数据深度融合难等诸多问题。由此提出智慧地热田系统的构建方案:智慧地热田系统由全量数据库、智能表征、智能仿真和智能优化调控等模块构成,不同模块之间通过数据传递、模型交互建立联系。下一阶段需着力于智慧地热田系统各模块基础理论和关键技术攻关,加快地热开发利用全生命周期智能化转型,促进地热资源智能、稳定、长效、最优、安全生产。 展开更多
关键词 智慧地热田 热储智能开发 应用场景 智能表征 智能仿真 智能优化 智慧管理
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华北古潜山优势传热机制研究:以雄安新区为例 被引量:1
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作者 王贵玲 马峰 +4 位作者 张薇 朱喜 余鸣潇 张汉雄 罗成 《地学前缘》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期52-66,共15页
华北中元古界古潜山是我国北方主要规模化开发的地热储层,具有储热量大、埋藏浅和易回灌等特点。古潜山热储受物性特征、空间展布和地质构造等因素制约,控热机制多元,传热过程复杂,针对其热成因机制的研究一直受到重视。本文以雄安新区... 华北中元古界古潜山是我国北方主要规模化开发的地热储层,具有储热量大、埋藏浅和易回灌等特点。古潜山热储受物性特征、空间展布和地质构造等因素制约,控热机制多元,传热过程复杂,针对其热成因机制的研究一直受到重视。本文以雄安新区古潜山热储为研究对象,基于近年来雄安新区地热勘探井资料分析,提出了华北古潜山热储优势流传热理论,古潜山热储的热源主要来自深部幔源传热,而壳源热流低于30 mW/m^(2),华北克拉通破坏后,随着岩石圈拉张减薄,地幔热对流增强,形成了由深到浅的优势传热通道,地表热流通量升高。古潜山高热导率储层形成了热在垂向和水平向上向储层聚集的传导优势热流,流体在高孔渗碳酸盐岩储层中循环形成了对流优势热流,断裂加剧了传导和对流沿构造方向的聚热效应。在热量聚集作用下,古潜山不同构造部位钻孔测温曲线表现出5种类型,分别为传导型、传导对流传导型、传导对流弱对流型、传导强对流型和传导弱对流型等。断裂带为地下热水的循环和热的富集提供了空间优势流动通道,通过靠近容城断裂的典型钻孔温度测井结果,建立解析方程计算容城断裂地下水热对流占比为29.2%。本研究通过综合分析古潜山优势流传热的影响因素,为华北地热成因模式研究提供了新的思路。 展开更多
关键词 古潜山热储 优势传热机制 钻孔测温 地温场 雄安新区
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